海普泵業(yè)設(shè)計(jì)制造的車載箱式防噴器、壓裂管匯壓力測(cè)試系統(tǒng)。
隨著工業(yè)自動(dòng)化快速發(fā)展與應(yīng)用的提高，以往的人工操作試壓泵已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)試要求。在追求生產(chǎn)效率的同時(shí)，對(duì)壓力測(cè)試的自動(dòng)化程度、測(cè)試參數(shù)性、安全性等指標(biāo)提出了更高的要求，我公司生產(chǎn)的智能化壓力測(cè)試系統(tǒng)正是適應(yīng)這種發(fā)展要求的產(chǎn)物，系統(tǒng)具有高精度、高可靠性，全自動(dòng)等特點(diǎn)，具有壓力參數(shù)設(shè)置、壓力測(cè)試過程實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)記錄、打印、儲(chǔ)存、查詢等功能，它很好地實(shí)現(xiàn)了新的壓力測(cè)試工藝與工業(yè)智能控制的結(jié)合，廣泛運(yùn)用于石油裝備制造、航天、軍工、船舶、核電、石油化工、冶金等領(lǐng)域。
針對(duì)用戶提出的具體要求：測(cè)試件-防噴器及壓裂管匯zui大容積大約860L、zui小容積10L，測(cè)試壓力小于或等于100Mpa，壓力上升時(shí)間控制在30分鐘以內(nèi)的話。高壓泵流量大約為30L/min，高壓泵的功率需要47Kw，由于需要配置防爆電機(jī)等，一是高壓泵的購(gòu)進(jìn)成本比較高，二是野外接電比較麻煩；三是在測(cè)試小容器時(shí)，由于高壓泵的流量過大，壓力上升速度過快，很容易發(fā)生壓力過沖現(xiàn)象，埋下了很多安全隱患。一般建議用戶采用低壓注水，高壓小流量泵增壓這種方式，其優(yōu)點(diǎn)：一是壓力上升速度可控；二是成套設(shè)備購(gòu)進(jìn)成本比較低。以下是我公司生產(chǎn)的防噴器及壓裂管匯測(cè)試系統(tǒng)基本原理及操作工藝。
（1）注水系統(tǒng)：當(dāng)測(cè)試zui大容積的時(shí)候，低壓注水時(shí)間控制在20分鐘以內(nèi)，低壓注水泵的流量選配為50L/min，假如注水壓力為2Mpa話，電機(jī)功率為3Kw。低壓注水泵可以采用柱塞泵，也可以采用多級(jí)離心泵。為了降低成套設(shè)備的采購(gòu)成本，一般建議選配多級(jí)離心泵，南方泵業(yè)CDLF3-33全不銹鋼多級(jí)離心泵，理論流量55L/h、揚(yáng)程150米、電機(jī)功率3Kw。工作原理：當(dāng)注水泵啟動(dòng)時(shí)，介質(zhì)通過注水單向閥向防噴器或壓裂管匯內(nèi)供水，當(dāng)注水壓力達(dá)到設(shè)定值，注水泵停機(jī)，單向閥自動(dòng)將注水管路和防噴器或壓裂管匯斷開。二是在加壓過程中單向閥兩端產(chǎn)生的壓差越大，保壓性能越好。
（2）增壓系統(tǒng)：由于測(cè)試的防噴器或壓裂管匯的zui大容積大約860L，當(dāng)做靜態(tài)壓力測(cè)試時(shí)，容器內(nèi)的水有一個(gè)壓縮比，當(dāng)壓力加壓到100Mpa時(shí)，水的壓縮比理論上為0.04，需要再往容器內(nèi)注水35L，假如升壓時(shí)間控制在5-8min的話，高壓泵每分鐘需要提供的流量大約為5-6L，這樣高壓泵的選型應(yīng)該為三柱塞高壓泵，型號(hào)：3DSY300/110，技術(shù)參數(shù)：zui高工作壓力110Mpa、流量5L/min、電機(jī)功率11Kw，皮帶傳動(dòng)。增壓系統(tǒng)和防噴器或壓裂管匯之間需要安裝一套氣動(dòng)截止閥和單向閥，工作原理：當(dāng)增壓泵啟動(dòng)時(shí)，氣動(dòng)截止閥通電關(guān)閉，介質(zhì)通過單向閥向防噴器或壓裂管匯內(nèi)增壓，當(dāng)增壓壓力達(dá)到設(shè)定值，增壓泵停機(jī)，單向閥自動(dòng)將增壓管路和防噴器或壓裂管匯斷開，氣動(dòng)截止閥斷電打開，一是在保壓過程中，增壓泵不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于高壓狀態(tài)，延長(zhǎng)高壓泵的使用壽命，二是再次加壓時(shí)，增壓泵不帶負(fù)荷啟動(dòng)，同樣也會(huì)延長(zhǎng)高壓泵的使用壽命；三是單向閥兩端產(chǎn)生的壓差越大，保壓性能越好。
二、方案示意圖、工藝流程、主要技術(shù)參數(shù)、配置：
（1）整體采用撬裝箱式底座、遠(yuǎn)程操作，具體示意圖如下：
（2）工藝流程：
根據(jù)操作規(guī)程做好壓力測(cè)試前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。
=>選擇手動(dòng)或自動(dòng)控制旋鈕，在筆記本電腦上設(shè)置好各項(xiàng)目標(biāo)參數(shù)。
=>根據(jù)測(cè)試防噴器或壓裂管匯的容積大小選擇是否啟動(dòng)低壓注水泵，當(dāng)需要低壓注水時(shí)，啟動(dòng)低壓注水泵，注水泵運(yùn)行指示燈亮，當(dāng)注水壓力達(dá)到設(shè)定后，自動(dòng)停機(jī)并排氣。
=>當(dāng)選擇自動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)高壓泵，高壓泵運(yùn)行指示燈亮，泵端卸荷閥及容器卸荷閥關(guān)閉，當(dāng)防噴器或壓裂管匯內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定的檢測(cè)壓力時(shí)，高壓泵停機(jī)，泵端閥打開，卸除高壓泵泵頭上的壓力，防噴器或壓裂管匯處于強(qiáng)制保壓狀態(tài)。
=>保壓時(shí)間達(dá)到設(shè)定要求后，卸除測(cè)試防噴器或壓裂管匯內(nèi)的壓力。
=>測(cè)試工作結(jié)束。
=>打印出曲線檢測(cè)報(bào)告。
（3）主要技術(shù)參數(shù)：
a、驅(qū)動(dòng)總功率15Kw、380V；
b、本測(cè)試機(jī)zui大工作壓力：110Mpa；
c、試驗(yàn)介質(zhì)：一般為常溫清水，也可使用乳化液、防銹水等；
d、壓力測(cè)試精度：±0.5% F.S；
e、高壓泵技術(shù)參數(shù)：zui高輸出壓力110Mpa、輸出流量300L/h、功率11Kw，皮帶輪減速，防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
f、低壓注水泵技術(shù)參數(shù)：zui高輸出壓力2Mpa、zui大輸出流量3.3立方/小時(shí)、功率3Kw，防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
（4）壓力測(cè)試系統(tǒng)的主要組成部件及特點(diǎn)：
本壓力測(cè)試系統(tǒng)主要由電氣控制系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)高壓泵、進(jìn)口單向閥、德國(guó)MAH氣動(dòng)截止閥、德國(guó)MAH氣動(dòng)卸荷閥、進(jìn)口手動(dòng)卸荷閥、高壓過濾器、壓力表、高壓軟硬管、壓力傳感器、低壓注水泵、進(jìn)口低壓注水單向閥、進(jìn)水過濾裝置、不銹鋼水箱、集裝箱體等組成。
a、電氣控制系統(tǒng)是由三菱PLC邏輯控制器、通訊模塊、14寸筆記本電腦、電氣控制元件等組成，主要功能是根據(jù)測(cè)試要求能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)升壓、保壓、卸壓，并能實(shí)時(shí)顯示測(cè)試壓力、保壓時(shí)間以及儲(chǔ)存，該系統(tǒng)還具有手動(dòng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換、急停、超壓報(bào)警、自動(dòng)卸荷等功能。
b、超高壓泵：型號(hào)3DSY300/110，技術(shù)參數(shù)：zui高輸出壓力110Mpa、zui大輸出流量300L/h、功率11Kw。高壓泵采用皮帶輪減速，防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
c、進(jìn)口高壓?jiǎn)蜗蜷y：能夠自動(dòng)斷開輸出端與測(cè)試容器之間的壓力。
d、進(jìn)口氣動(dòng)卸荷閥：在分段壓力測(cè)試過程中通過預(yù)先設(shè)置，控制系統(tǒng)可在每段保壓結(jié)束后對(duì)容器卸荷與否進(jìn)行設(shè)置（卸荷或不卸荷可控），可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，保障了測(cè)試過程中安全性。系統(tǒng)在升壓內(nèi)的任何時(shí)間氣動(dòng)卸荷閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)在每次試壓完畢后，均強(qiáng)制卸除容器壓力至卸荷目標(biāo)值，也可以在低壓注水時(shí)作為排氣閥使用。
e、泵端氣動(dòng)截止閥：當(dāng)系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)時(shí)，泵端氣動(dòng)截止閥自動(dòng)卸除高壓泵泵頭上的壓力，避免高壓泵頭長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)，提高超高壓泵的使用壽命。
f、手動(dòng)卸荷閥：是截?cái)嗔黧w流向的，作為備用，當(dāng)氣動(dòng)卸荷閥失去作用時(shí)，可以手動(dòng)緊急卸除系統(tǒng)內(nèi)的壓力。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄將關(guān)閉針閥，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄將打開針閥。
g、高壓表：壓力表是顯示系統(tǒng)的壓力的，使用中不可超過表的量程的2/3。
h、高壓過濾器：防止卸壓時(shí)防噴器或管匯內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)入到卸荷閥內(nèi)，提高卸荷閥的試用壽命。
i、進(jìn)水過濾器：進(jìn)水過濾器主要是防止雜質(zhì)進(jìn)入高壓泵及執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)，提高成套設(shè)備的使用壽命
j、低壓注水泵：型號(hào)CDLF3-33，技術(shù)參數(shù)：zui高輸出壓力2Mpa、zui大輸出流量3.3m立方/小時(shí)、功率3Kw，防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
（5）壓力測(cè)試裝置具備的功能：
（1）具有人工加壓或自動(dòng)加壓功能。
（2）壓力測(cè)試范圍內(nèi)可設(shè)置分段試驗(yàn)程序（zui多5段），加壓時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)升壓、停機(jī)、保壓。
（3）系統(tǒng)具有自動(dòng)卸荷功能，容器自動(dòng)卸荷、急停和超壓自動(dòng)卸荷功能。
（4）試壓過程中預(yù)設(shè)的保壓時(shí)間可自由設(shè)定（單位秒）。
（5）具備實(shí)時(shí)壓力顯示、曲線顯示、時(shí)間顯示、工作狀態(tài)顯示等。
（6）壓力測(cè)試裝置具有記憶功能，可以儲(chǔ)存測(cè)試參數(shù)及結(jié)果。
（7）系統(tǒng)具有壓力設(shè)定、標(biāo)定、軟件零位修正功能。
（8）具有系統(tǒng)超壓、故障狀態(tài)反饋等狀態(tài)的報(bào)警功能。
（9）具有對(duì)被測(cè)容器在保壓階段保壓狀態(tài)作出自動(dòng)判別功能。
備注：低壓注水泵只能手動(dòng)控制，注水壓力可以設(shè)定，當(dāng)注水壓力達(dá)到設(shè)定值后，低壓注水泵自動(dòng)停機(jī)。
（6）壓力測(cè)試裝置的電氣控制系統(tǒng)主要配置：
（1）電氣控制柜（主要電氣元件采用正泰）1套
（2）三菱邏輯可編程控制器1套
（3）Thinkpad 14寸筆記本電腦1套
（4）工業(yè)級(jí)A/D板（12位高速）1套
（5）通訊模塊及電纜1套
（6）佳能A4黑白激光打印機(jī)1臺(tái)
（7）控制線纜、信號(hào)線8套
（8）保溫集裝箱體（撬裝式、長(zhǎng)x寬x高:4000x1900x2000mm）1套
（7）高壓泵主要參數(shù)及相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配置：
（1）高壓泵技術(shù)參數(shù)：
規(guī) 格 型 號(hào) | 壓 力 | 流 量 | 功率 | 備注 |
3DSY300/110 | 110MPa | 300L/h | 11KW | 防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)、含0.8立方不銹鋼水箱、進(jìn)水管路、易損件等 |
（2）自控系統(tǒng)附件：
名稱 | 規(guī)格 | 數(shù)量 | 備注 |
高壓?jiǎn)蜗蜷y | 15000Psi | 1套 | 進(jìn)口件 |
手動(dòng)卸壓閥 | 15000Psi | 1套 | 進(jìn)口件 |
氣動(dòng)截止閥 | 15000Psi | 1套 | 德國(guó)MAH |
氣動(dòng)卸荷閥 | 15000Psi | 1套 | 德國(guó)MAH |
高壓過濾器 | 15000Psi | 1套 | 進(jìn)口件 |
防震壓力表 | 160Mpa | 1只 | 精度1.6%，表面150mm |
壓力傳感器 | 150Mpa | 1只 | 精度0.5% |
高壓軟管 | 120Mpa | 1根 | 20米、進(jìn)口件、螺紋M22X1.5（內(nèi)） |
*氣泵 | 0.8Mpa | 1套 | |
儲(chǔ)氣罐 | 0.8Mpa | 1套 | |
備注：用戶需要提供防噴器或管匯的進(jìn)口螺紋尺寸。 |
德國(guó)MAH氣動(dòng)閥操作控制臺(tái)
（3）進(jìn)水過濾裝置：
配南方全不銹鋼高壓多級(jí)泵1臺(tái)（與低壓注水同用），進(jìn)口注水單向閥、注水管線等，多級(jí)離心泵型號(hào)：CDLF3-33，技術(shù)參數(shù)：zui大流量3.3立方/小時(shí)，zui大輸出壓力2Mpa，配不銹鋼袋式過濾器1件（含2個(gè)濾袋）。
進(jìn)水過濾裝置
備注：以上為主要配置，但在細(xì)節(jié)問題上可能會(huì)出現(xiàn)與本協(xié)議不一致，有可能產(chǎn)生偏離，但不影響成套設(shè)備的使用。
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